輥式型鋼矯直機的機械結構分析

孫維陽　王孝海

摘 要：文章對常用鋼輥式矯直機的機械結構和矯直機設計時的參數選擇進行了分析和研究，給出了型鋼矯直機的機械結構的參數參考。

關鍵詞：輥式；型鋼；矯直機；機械結構

前言

型鋼的矯直是一個比較復雜的過程，因為矯直過程中，材料幾何形狀非線性，材料回彈非線性，接觸面非線性，所以其理論分析比較困難，但是在實際的工程中，又要設計相關的設備來滿足實際工程的需要。輥式矯直機采用的機械結構，從大體上確定了矯直機工作性能，工藝的確定，生產效率等重要的參數。在具體的設計中輥輪之間的距離，輥輪的直徑，輥輪的數量，矯直的速度等參數，需要統(tǒng)籌安排，根據企業(yè)的加工工藝因地制宜，確定設備的結構。矯直機加工范圍包括工字鋼、槽鋼、角鋼、方鋼、圓鋼等等。因為型材的規(guī)格長度有很多的選擇，所以在機架結構上也有很大的區(qū)別，但是國內常用的基本分為兩種：簡易支架結構，輥輪軸承裝在矯直輥兩側，讓簡支梁承載，其結構特點是，機架既剛性好，又整機重量輕。懸臂式，輥套裝在矯直機的一側，懸臂梁承載，其結構特點是，更換輥方便，操作方便。因為懸臂式的操作方便，所以國內大多數的矯直機選擇懸臂梁式。

1 設計中具體參數的確定

1.1 輥徑參數的確定

通過機械結構設計和數值分析計算得出，輥子的抗彎強度和剛度隨著輥徑的變化而變化，根據實際工藝經驗，輥距與輥徑成正比，其關系為D=Kd（其中D為輥直徑，K為比例系數，一般取0.75～0.9，d為輥距）。

1.2 輥距參數的確定

在實際工程中，輥距參數的選擇過大，會造成矯直的鋼件的變形不夠，造成矯直質量差，并且也不利于機器的入料。輥距參數的選擇過小，會直接增加矯直力，使設備容易磨損，同時也容易對工件引起局部應力集中，壓潰工件。所以在實際的工程和工藝中，要即保證滿足矯直質量，又不損壞工件的情況下，合理選擇輥距參數。

1.3 矯直質量工藝

1.4 最小輥距確定

最小輥距通過接觸應力條件或接軸扭轉強度確定，選取二者的較大者作為最小輥距。憑借實際經驗，在所有工件中，圓鋼的高度最低，工字鋼最高，一般依據圓鋼確定最大輥距，工字鋼尺寸確定最小輥距，就能很好的適應加工工藝。最大輥距由矯直質量或滿足最小上料條件確定，選取二者的較小值作為最大輥距。

1.5 矯直輥強度的設計

矯直輥的自身的強度一般都遠遠大于工件的強度，所以一般情況下只考慮彎曲強度，彎曲強度不足的時候，可以增加相應的支撐，以多個點來吸收壓力。

1.6 輥數的確定

一般參照具體的企業(yè)生產能力和工藝的需求，對小型鋼件一般7到11根，大型鋼件取7根左右

1.7 矯直速度的確定

鋼件的矯直速度一般取決于生產任務的選擇，一般在0.8-2 m/s的范圍內，小型鋼件的矯直速度最高，經濟效率最好。

1.8 輥材料的選擇

工作輥直接與型鋼接觸，并相互擠壓，為了盡量減少輥子的磨損，保證矯直機可以長期穩(wěn)定的工作，長期工作在擠壓的惡劣工況下，就要求輥子表面要有足夠的硬度，表面要有較高的加工精度，有很好的抗彎抗扭曲強度。按照當前的工藝，若工作輥徑D<60mm，采用60CrMoV材料；當D=60～120mm時，采用90CrVMo材料；當D>200mm時，采用9Cr材料。

2 軟件上位機界面監(jiān)控和計算

軟件計算結果：該矯直機輥間距離是1200mm，共有7根矯直輥，鋼件矯直加工速度是0.80-2.5m/s。從最終軟件計算結果看，該軟件計算準確，操作方便。以實際生產中的型鋼矯直機為軟件設計基礎，按照軋鋼機械設計的要求，充分考慮了實際生產過程中的工藝，為現代的輥式型鋼矯直機的設計提供了較為便捷的方法。

3 結束語

從上述的例子可以看出：軟件的理論計算的輥數與輥間距離能很好地滿足型鋼的加工需求。盡管軟件里最大的矯直加工速度是2.5m/s，但是在實際的生產過程中，矯直速度可以根據生產用料的快慢，適當修改，以滿足生產的為準。矯直中要充分考慮鋼件材料的收縮，彈性復原，軟件理論計算為指導，工藝上保證型鋼的充分的彈塑性彎曲，充分發(fā)揮設備能力，節(jié)能降噪。通過以上的理論分析，數學模型的建立與仿真，文章以上提出的矯直計算理論依據，基本上滿足了日益更新的鋼件矯直工藝，與以往老式經驗工藝上所得的數據比較接近，具備一定的實際應用價值，為常用鋼件的矯直工藝的可參照的依據，對設計和開發(fā)鋼件矯直機的廠家有指導意義。

參考文獻

[1]鄒家祥.軋鋼機械設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988，3.

[2]催甫.矯直原理與矯直機械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002，7.

[3]徐灝.機械設計手冊3[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000，3.